DE3231984C2

DE3231984C2 - Wiedergabeobjektiv

Info

Publication number: DE3231984C2
Application number: DE3231984A
Authority: DE
Inventors: Juro Hachiooji Tokyo Kikuchi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-09-07
Filing date: 1982-08-27
Publication date: 1984-07-26
Also published as: JPS5842021A; DE3231984A1; US4484802A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wiedergabeobjektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung, das ein erstes Linsenglied in Form einer positiven Linse, ein zweites Linsenglied in Form einer negativen Linse, ein drittes Linsenglied in Form einer positiven Linse und ein viertes Linsenglied in Form einer plattenseitig konkaven, positiven Meniskuslinse besitzt. Das Objektiv erfüllt die folgenden Bedingungen: 1) 1,0 < f ↓2 /f ↓1 < 1,4 2) 0,55 < f ↓4/f ↓3 < 0,8 3) 0,3 < d ↓4(n ↓2-1)/f < 0,55 4) d ↓2 < 0,1f Darin bezeichnen: f die Brennweite des Objektivs, f ↓1, f ↓2, f ↓3 und f ↓4 die Brennweiten von erster, zweiter, dritter und vierter Linse, d ↓2 den Luftabstand zwischen erster und zweiter Linse, d ↓4 den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse und n ↓2 den Brechungsindex der zweiten Linse. Vorteilhaft sind erste und zweite Linse als plankonvexe bzw. plankonkave Linse mit bildseitig planer Fläche ausgebildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wiedergabeobjektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung, enthaltend ein erstes, zweites, drittes und viertes Linsenglied, wobei das erste Linsenglied eine positive Linse, das zweite Linsenglied eine negative Linse, das dritte Linsenglied eine positive Linse und das vierte Linsenglied eine plattenseitig konkave, positive Meniskuslinse ist.

Aus der DE-OS 30 16 739 sind Wiedergabeobjektive dieser Art bekannt, die numerische Aperturen von 0,45 besitzen.

Da neuerdings Halbleiterlaser als Lichtquellen für Wiedergabeeinrichtungen für optisch aufgezeichnete Platten verwendet werden, sollte, um einen Lichtfleck von 1 µm oder weniger mit dem Licht eines Halbleiterlasers bei einer Wellenlänge von etwa 800 nm zu formen, das Wiedergabeobjektiv eine größere numerische Apertur besitzen als in den Fällen, in denen bisher He-Ne-Laser als Lichtquelle verwendet wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wiedergabeobjektive für Platten mit optischer Aufzeichnung, wie Bildplatten, anzugeben, die eine hohe numerische Apertur besitzen.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Wiedergabeobjektivs für Platten mit optischer Aufzeichnung und

Fig. 2 bis 6 Korrekturkurven erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 5.

Wie Fig. 1 zeigt, enthält das erfindungsgemäße Wiedergabeobjektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung ein erstes, zweites, drittes und viertes Linsenglied in der Reihenfolge von der Lichtquellenseite, wobei das erste Linsenglied eine positive Linse, das zweite Linsenglied eine negative Linse, das dritte Linsenglied eine positive Linse und das vierte Linsenglied eine plattenseitig konkave, positive Meniskuslinse ist. Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive hat sich die Erfüllung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen als zweckmäßig erwiesen:

(1) 1,0 < |f[tief]2|/f[tief]1 < 1,4

(2) 0,55 < f[tief]4/f[tief]3 < 0,8

(3) 0,3 < d[tief]4(n[tief]2 - 1)/f < 0,55

(4) d[tief]2 < 0,1f

Darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs

f[tief]1, f[tief]2, f[tief]3 und f[tief]4 die Brennweiten von erster, zweiter, dritter und vierter Linse

d[tief]2 den Luftabstand zwischen erster und zweiter Linse

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse und

n[tief]2 den Brechungsindex der zweiten Linse.

Bei dem erfindungsgemäßen Wiedergabeobjektiv sind die erste und zweite Linse sehr nah aneinander angeordnet, wie noch näher beschrieben wird. Daher stehen die Brennweiten f[tief]1 und f[tief]2 von erster und zweiter Linse und die Brennweite f[tief]12 des aus erster und zweiter Linse bestehenden Teilsystems ungefähr in folgender Beziehung:

1/f[tief]12 = 1/f[tief]1 + 1/f[tief]2

Im Falle eines Objektivs mit einer Linsenkonfiguration, wie sie das erfindungsgemäße Wiedergabeobjektiv besitzt, wird der Arbeitsabstand nach der Pariaxialtheorie länger, wenn f[tief]12 größer ist. Daher wird, wenn die Tatsache in Betracht gezogen wird, daß f[tief]1 > 0 und f[tief]2 < 0, der Arbeitsabstand des Objektivs groß, wenn |f[tief]2|/f[tief]1 --> 1. Wenn jedoch f[tief]12 zu groß gemacht wird, werden sowohl sphärische Aberration als auch Koma als auch Astigmatismus überkorrigiert und es wird unmöglich, sie durch die anderen Linsen zu korrigieren, obwohl ein großer Wert für f[tief]12 vorteilhaft dazu ist, den Arbeitsabstand groß zu machen. Daher ist es notwendig, vorzusehen, daß |f[tief]2|/f[tief]1 > 1, wie dies die Bedingung (1) wiedergibt. Wenn die Bedingung (1) nicht erfüllt ist und |f[tief]2|/f[tief]1 < 1, wird es unmöglich, die oben erwähnten Aberrationen zu korrigieren.

Wenn andererseits f[tief]12 klein gemacht wird, d.h. wenn |f[tief]2|/f[tief]1 groß wird und dabei |f[tief]2|/f[tief]1 > 1,4 wird, kann der Arbeitsabstand nicht lang gehalten werden und es ist unmöglich, die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen. Darüber hinaus wird sphärische Aberration beträchtlich unterkorrigiert.

Die Bedingung (2) dient dazu, zu verhindern, daß der Arbeitsabstand zu kurz wird, selbst wenn die numerische Apertur groß gemacht wird. Darüber hinaus dient diese Bedingung auch zur Korrektur von sphärischer Aberration.

Um den hinteren Brennpunkt des aus dritter und vierter Linse bestehenden Teilsystems in eine Stellung zu bringen, die so weit wie möglich von dem Objektiv entfernt ist, ist es notwendig, die Anordnung so zu treffen, daß f[tief]4/f[tief]3 groß wird, wenn D[tief]6 einen negativen Wert hat und klein wird, wenn D[tief]6 einen positiven Wert hat, wobei D[tief]6 den Abstand zwischen dem hinteren Hauptpunkt der dritten Linse und dem vorderen Hauptpunkt der vierten Linse bezeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv ist die vierte Linse als Meniskuslinse ausgebildet und der Krümmungsradius r[tief]7 ihrer gegenstandsseitigen Oberfläche (lichtquellenseitig) hat einen kleinen Wert. Um die Herstellung dieser Linse zu erleichtern, ist es vorteilhaft, die Dicke d[tief]7 dieser Linse groß zu wählen. Wenn der Wert d[tief]7 aus diesem Grunde groß gewählt wird, nimmt D[tief]6 einen positiven Wert an und daher ist es vorteilhaft, vorzusehen, daß f[tief]4/f[tief]3 einen kleinen Wert besitzt. Aus dem vorerwähnten Grunde ist der Wert von f[tief]4/f[tief]3 auf den durch die Bedingung (2) gegebenen Rahmen eingeschränkt. Wenn f[tief]4/f[tief]3 größer ist als der obere Grenzwert der Bedingung (2), wird es unmöglich, einen großen Arbeitsabstand zu erzielen, wenn die numerische Apertur groß ist.

Wenn andererseits f[tief]4/f[tief]3 klein ist, tritt sphärische Aberration an der vierten Linse auf. Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv ist sphärische Aberration an erster und zweiter Linse überkorrigiert. Daher kann diese überkorrigierte sphärische Aberration durch die von der vierten Linse verursachte sphärische Aberration aufgehoben werden und dies ist vorteilhaft. Wenn jedoch f[tief]4/f[tief]3 zu klein wird und den unteren Grenzwert der Bedingung (2) unterschreitet, wird die von der vierten Linse verursachte sphärische Aberration zu groß und die sphärische Aberration des Objektivs insgesamt ist unterkorrigiert.

Die Bedingung (3) dient zur Korrektur von Koma und Astigmatismus. Wenn die Anordnung so getroffen wird, daß der Bedingung (1) genügt ist, wird Koma überkorrigiert. Diese überkorrigierte Koma wird dadurch korrigiert, daß der Wert von d[tief]4(n[tief]2 - 1)/f kleiner gehalten wird als der obere Grenzwert der Bedingung (3). Wenn nämlich der Wert größer als der obere Grenzwert der Bedingung (3) ist, wird es unmöglich, Koma zu korrigieren. Wenn d[tief]4 klein gehalten wird, um den Wert von d[tief]4(n[tief]2 - 1)/f klein zu halten, ist dies vorteilhaft für einen kompakten Aufbau des Objektivs. Wenn jedoch d[tief]4(n[tief]2 - 1)/f zu klein wird, nämlich kleiner als 0,3 und damit den unteren Grenzwert der Bedingung (3) unterschreitet, wird es unmöglich, Astigmatismus gut zu korrigieren.

In dem erfindungsgemäßen Objektiv ist der Luftabstand zwischen erster und zweiter Linse gering gehalten, so daß die bildseitige (plattenseitige) Oberfläche der ersten Linse und die gegenstandsseitige (lichtquellenseitige) Oberfläche der zweiten Linse einander am Umfangsabschnitt berühren. Die Bedingung (4) dient dazu, dies zu erreichen. Wenn die Bedingung (4) erfüllt ist, ist es möglich, die Anordnung so zu treffen, daß die Oberflächen von erster und zweiter Linse einander an den Randabschnitten berühren.

Infolgedessen ist es möglich, die Linsen ohne Einschub eines Abstandsringes zwischen erster und zweiter Linse zu montieren und dies wiederum ermöglicht es, das Objektiv genau und leicht entsprechend seinen Daten zusammenzubauen. Darüber hinaus kann die Zentrierung der Linsen sehr leicht durchgeführt werden. Das bedeutet, daß, wenn die Bedingung (4) erfüllt ist, es möglich ist, die Zahl der Bauteile und die Zahl der Arbeitsgänge zu verringern, die Herstellung zu vereinfachen und den Zusammenbau entsprechend den Daten zu erleichtern und infolgedessen ist es auch möglich, die Kosten des Objektivs zu senken. Wenn die Bedingung (4) nicht erfüllt ist, können die Oberflächen von erster und zweiter Linse nicht an ihren Umfangsabschnitten miteinander in Kontakt gebracht werden und daher ist es unmöglich, die vorstehend erwähnten Vorteile zu erreichen.

Um die Herstellung zu vereinfachen und den Preis zu erniedrigen, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Krümmungsradien r[tief]2 und r[tief]4 von der ersten und zweiten Linse gleich unendlich gewählt werden, das heißt entsprechend r[tief]2 = unendlich und r[tief]4 = unendlich, daß diese Flächen als ebene Flächen ausgebildet werden, wie die als Beispiele angegebenen erfindungsgemäßen Objektive zeigen. Durch Ausbildung des Objektivs mit Erfüllung der Bedingungen (1) bis (4) ist es möglich, ein Objektiv zu erhalten, dessen numerische Apertur hoch, dessen Arbeitsabstand groß und dessen Aberrationen gut korrigiert sind, wie sich aus den angegebenen Objektiven im einzelnen ergibt, selbst wenn die Oberflächen r[tief]2 und r[tief]4 von erster und zweiter Linse als Planflächen ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäßen Objektive 1 bis 5 haben die nachstehend in den Tabellen 1 bis 5 aufgeführten Daten.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Von diesen Objektiven ist das Objektiv 1 so ausgebildet, daß der Brechungsindex der zweiten Linse niedrig und der Krümmungsradius r[tief]3 der gegenstandsseitigen Oberfläche der zweiten Linse klein ist, um die sphärische Aberration des Objektivs noch kleiner zu halten. Bei diesem Objektiv ist die numerische Apertur groß, das heißt, sie beträgt 0,53 und der Arbeitsabstand WD' ist, wenn die Dicke des Deckglases als equivalente, optische Weglänge genommen wird, groß, das heißt, 0,591, und die sphärische Aberration ist, wie Fig. 2 zeigt, außerordentlich gering.

Das Objektiv 2 ist so ausgebildet, daß der Krümmungsradius r[tief]8 der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse groß ist, um den Wert von f[tief]4/f[tief]3 klein zu halten. Durch diese Anordnung ist es möglich, den Arbeitsabstand WD' groß zu machen, so daß er 0,516 beträgt, trotz der Tatsache, daß die numerische Apertur ebenfalls hoch ist und 0,6 beträgt. Darüber hinaus sind die außeraxialen Aberrationen auch verhältnismäßig gut korrigiert.

Das Objektiv 3 ist in der gleichen Weise wie das Objektiv 1 so ausgebildet, daß der Brechungsindex n[tief]2 der zweiten Linse niedrig und der Krümmungsradius r[tief]3 der gegenstandsseitigen Oberfläche der zweiten Linse klein ist, um die sphärische Aberration in der gleichen Weise wie beim Objektiv 1 gering zu halten. Im Falle des Objektivs 3 ist die numerische Apertur gering und beträgt 0,48. Der Arbeitsabstand WD' ist groß und beträgt 0,609 und, wie Fig. 4 zeigt, ist die sphärische Aberration außerordentlich gering.

Das Objektiv 4 ist in gleicher Weise wie das Objektiv 2 ausgebildet, so daß der Krümmungsradius r[tief]8 der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse zur besseren Korrektur außeraxialer Aberrationen groß ist. Im Falle des Objektivs 4 ist WD' verhältnismäßig kurz und beträgt 0,492 bei großer numerischer Apertur, die 0,53 beträgt, und der Bildfeldwinkel ist ungefähr doppelt so groß wie beim Objektiv 1.

Das Objektiv 5 ist mit der Maßgabe entworfen, daß nur solche Gläser verwendet werden, aus denen die Linsen leicht hergestellt werden können. Bei diesem Objektiv beträgt die numerische Apertur NA = 0,5 und der Arbeitsabstand WD' = 0,57.

Im allgemeinen gilt für den Fall, daß monochromatisches Licht verwendet wird und die Linsen aus Gläsern mit hohen Brechungsindizes hergestellt sind, daß ein ausreichender reflexmindernder Effekt erreicht werden kann, wenn die Linsen allein mit einschichtigen Belegen aus MgF[tief]2 versehen sind. Von den erfindungsgemäßen Objektiven sind die Objektive 1 und 3 so ausgelegt, daß Glasmaterialien mit hohen Brechungsindizes für drei von den vier das Objektiv bildenden Linsen verwendet sind und die Objektive 2, 4 und 5 sind so ausgelegt, daß Glasmaterialien mit hohem Brechungsindizes für alle vier das Objektiv bildenden Linsen verwendet sind. Daher ist bei dem erfindungsgemäßen Objektiv der Vergütungsprozeß erleichtert und die Linsen lassen sich einfach herstellen.

Claims

1. Wiedergabeobjektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung, enthaltend ein erstes, zweites, drittes und viertes Linsenglied, wobei das erste Linsenglied eine positive Linse, das zweite Linsenglied eine negative Linse, das dritte Linsenglied eine positive Linse und das vierte Linsenglied eine plattenseitig konkave, positive Meniskuslinse ist, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 1

2. Wiedergabeobjektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung, enthaltend ein erstes, zweites, drittes und viertes Linsenglied, wobei das erste Linsenglied eine positive Linse, das zweite Linsenglied eine negative Linse, das dritte Linsenglied eine positive Linse und das vierte Linsenglied eine plattenseitig konkave, positive Meniskuslinse ist, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 2

3. Wiedergabeobjektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung, enthaltend ein erstes, zweites, drittes und viertes Linsenglied, wobei das erste Linsenglied eine positive Linse, das zweite Linsenglied eine negative Linse, das dritte Linsenglied eine positive Linse und das vierte Linsenglied eine plattenseitig konkave, positive Meniskuslinse ist, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 3

4. Wiedergabeobjektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung, enthaltend ein erstes, zweites, drittes und viertes Linsenglied, wobei das erste Linsenglied eine positive Linse, das zweite Linsenglied eine negative Linse, das dritte Linsenglied eine positive Linse und das vierte Linsenglied eine plattenseitig konkave, positive Meniskuslinse ist, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 4

5. Wiedergabeobjektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung, enthaltend ein erstes, zweites, drittes und viertes Linsenglied, wobei das erste Linsenglied eine positive Linse, das zweite Linsenglied eine negative Linse, das dritte Linsenglied eine positive Linse und das vierte Linsenglied eine plattenseitig konkave, positive Meniskuslinse ist, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 5